高速激光通信中接收機與光斑中心很難處于精對準狀態(tài),導(dǎo)致水下光通信鏈路難以穩(wěn)定建立.首先采用蒙特卡洛仿真統(tǒng)計法分析激光光子在海水中傳輸?shù)慕邮展鈴姺植家?guī)律,再通過實驗對接收端的光斑圖像進行采樣分析,利用曲線擬合得到接收器位置與接收光強的關(guān)系.仿真與實驗結(jié)果表明:光束經(jīng)過25m的水下傳輸,接收光強分布仍近似為高斯分布.采用非線性估計算法（擴展卡爾曼濾波）與基本狀態(tài)控制反饋理論,根據(jù)接收光強度估計接收器當前位置與最大光強處的距離,通過反饋算法實現(xiàn)接收端與光斑中心的主動跟蹤對準.算法仿真結(jié)果顯示,接收端對準誤差在2mm以下,穩(wěn)定后接收效率超過98%. 

【文章來源】：光子學報. 2020,49(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

不同傳輸距離下歸一化后的光強分布

因此接收機在光斑中心（即r=0）時，具有最大的接收功率．控制接收端跟蹤到光斑的中心位置，如圖2所示．在接收端，當光到達接收器時產(chǎn)生光電流，通過信號處理，最終得到的完整信號模型為

通過式（6）和（8），采用EKF算法估計系統(tǒng)狀態(tài)，算法控制流程如圖3所示．在EKF算法中，有三個協(xié)方差矩陣，即P、Q和R.P是條件誤差協(xié)方差矩陣，Pk|k-1表示協(xié)方差矩陣的預(yù)測．Pk|k-1需要初始化為正定矩陣．最初的x2的估計值的初值設(shè)為0．定義初始估計值為最大強度值的2/3.Q是過程噪聲協(xié)方差矩陣，為正定矩陣．除此之外，由于假設(shè)噪聲項是不相關(guān)的，因此Q應(yīng)該是對角矩陣．R是測量噪聲協(xié)方差矩陣，由于測量的噪聲被假定為白噪聲，因此R矩陣也是對角矩陣．在初始化這些量之后，算法開始迭代，過程為：

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]星地光通信ATP對準特性仿真研究[D]. 梁延鵬.中國科學技術(shù)大學 2014
[4]自由空間光通信（FSO）中ATP關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 潘浩杰.南京郵電大學 2012



本文編號：3121483